JP2772416B2 - Film formation method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、成膜方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a film forming method.
（従来の技術） 近年、超LSI等、集積回路の高集積化、高速度化、高
密度化に伴い、ゲート電極やコンタクトホールやスルー
ホール等の形成のために、多結晶シリコン（ポリシリコ
ン）に較べ、抵抗が１桁以上低いタングステン（Ｗ）等
の高融点金属の金属薄膜を形成する技術が重要となりつ
つある。(Prior art) In recent years, with the increase in integration, speed, and density of integrated circuits such as VLSI, polycrystalline silicon (polysilicon) has been used to form gate electrodes, contact holes, through holes, and the like. In comparison, a technique of forming a metal thin film of a high melting point metal such as tungsten (W) having a resistance lower by one digit or more is becoming important.
すなわち、例えばシリコン（Si）からなる半導体ウエ
ハ上のコンタクトホールを考えた場合、SiO2膜の形成さ
れていない部位に例えばＷを堆積して金属薄膜を形成
し、その上にアルミニウム配線を施す。That is, when considering a contact hole on a semiconductor wafer made of, for example, silicon (Si), for example, W is deposited on a portion where the SiO 2 film is not formed to form a metal thin film, and an aluminum wiring is formed thereon.
このように、パターンニングされた半導体ウエハの所
望成膜部位のみに金属薄膜層を形成する方法としては、
従来から半導体ウエハ全面に金属薄膜を形成し、この後
エッチバックする方法があるが、最近では、所望成膜部
位のみに選択的に金属薄膜を形成することにより、エッ
チバック工程を省略することのできる成膜方法が開発さ
れている。つまり、この成膜方法では、SiO2とSiの反応
性の違いを利用して、Si上にのみＷ等を化学気相成長さ
せて金属薄膜を形成するものである。As described above, as a method of forming a metal thin film layer only on a desired film formation portion of a patterned semiconductor wafer,
Conventionally, there is a method in which a metal thin film is formed on the entire surface of a semiconductor wafer, and thereafter, an etch back is performed. A possible film forming method has been developed. That is, in this film forming method, utilizing the difference in reactivity between SiO 2 and Si, W or the like is grown by chemical vapor deposition only on Si to form a metal thin film.
また、このような選択的な成膜を行う際には、Si表面
（成膜部位）に自然酸化膜（SiO2膜）が形成されている
と成膜が阻害されてしまう。このため、最近では成膜前
にエッチングによりSi表面の自然酸化膜を除去するプリ
エッチを行う方法が採用されている。Further, when performing such selective film formation, if a natural oxide film (SiO 2 film) is formed on the Si surface (film formation site), the film formation is hindered. For this reason, recently, a method of performing a pre-etch for removing a natural oxide film on a Si surface by etching before film formation has been adopted.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の成膜方法では、成膜部
位に形成された自然酸化膜の影響を排除することができ
るものの、不所望部位（SiO2膜の形成されている部位）
に島状にタングステンが成膜され、選択性が低下してし
まうという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described conventional film forming method, although the influence of the natural oxide film formed on the film forming portion can be eliminated, an undesired portion (the SiO 2 film is not formed). Part)
However, there is a problem that tungsten is deposited in an island shape and the selectivity is reduced.
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、不所望部位に成膜されることを防止することがで
き、従来に較べて選択性の向上を図ることのできる成膜
方法を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of such a conventional situation, and a film forming method capable of preventing a film from being formed on an undesired portion and improving selectivity as compared with the related art. It is something to offer.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち、請求項１の発明は、被処理基板の成膜部位
に選択的に膜を気相成長させて成膜するに際し、 前記被処理基板の成膜部位に形成された自然酸化膜を
プラズマエッチングにより除去するプリエッチ工程と、 このプリエッチ工程の後、前記被処理基板に紫外線を
照射して前記プリエッチ工程で前記被処理基板に付着し
たガスを除去する紫外線照射工程と、 この紫外線照射工程の後、前記被処理基板に成膜する
成膜工程とを、 真空雰囲気中のみで順次行うことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, according to the invention of claim 1, when a film is selectively formed by vapor-phase growth on a film-forming portion of a substrate to be processed, A pre-etching step of removing a natural oxide film formed at the film-forming portion by plasma etching; and, after the pre-etching step, irradiating the substrate to be processed with ultraviolet rays to remove gas adhering to the substrate to be processed in the pre-etching step. An ultraviolet irradiation step for removing and a film forming step for forming a film on the substrate to be processed after this ultraviolet irradiation step are sequentially performed only in a vacuum atmosphere.
また、請求項２の発明は、請求項１記載の成膜方法に
おいて、 前記プリエッチ工程で、NF3ガスとN2ガスを用いたプ
ラズマエッチングによりSiO2膜を除去することを特徴と
する。According to a second aspect of the present invention, in the film forming method according to the first aspect, in the pre-etching step, the SiO 2 film is removed by plasma etching using NF 3 gas and N 2 gas.
また、請求項３の発明は、請求項１〜２のいずれか１
項記載の成膜方法において、 前記紫外線照射工程で、減圧雰囲気下において波長15
0〜300nmの紫外線を照射することを特徴とする成膜方
法。Further, the invention of claim 3 provides any one of claims 1 and 2
The film forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the ultraviolet irradiation step, a wavelength of
A film forming method characterized by irradiating ultraviolet rays of 0 to 300 nm.
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１
項記載の成膜方法において、 前記成膜工程で、タングステン膜を成膜することを特
徴とする。Further, the invention of claim 4 provides any one of claims 1 to 3.
3. The film forming method according to claim 1, wherein a tungsten film is formed in the film forming step.
（作 用） 本発明者等が詳査したところ、前述した如く不所望部
位に島状にタングステンが成膜されてしまうのは、例え
ばプリエッチ工程において用いたガス成分等がSiO2膜に
吸着されて残留し、この残留成分を核として例えばＷが
異常成長することが一因となっていることが判明した。(Operation) As a result of a detailed investigation by the present inventors, as described above, tungsten is formed in an undesired portion in an island shape because, for example, a gas component used in the pre-etching step is adsorbed on the SiO 2 film. It has been found that one of the causes is that abnormal growth of W, for example, with the remaining components as nuclei.
そこで、本発明の成膜方法では、自然酸化膜を除去す
るプリエッチ工程の後、被処理基板に紫外線を照射する
ことにより、プリエッチ工程において用いたガス成分等
の残留成分を除去し、この後、成膜を実施することによ
り、不所望部位に成膜されることを防止し、選択性を向
上させる。Therefore, in the film forming method of the present invention, after the pre-etching step of removing the natural oxide film, the substrate to be processed is irradiated with ultraviolet rays to remove residual components such as gas components used in the pre-etching step. By performing the film formation, it is possible to prevent a film from being formed at an undesired portion and to improve selectivity.
（実施例） 以下、本発明方法を半導体ウエハにタングステン膜を
選択的に形成する成膜方法に適用した一実施例を、図面
を参照して説明する。(Example) Hereinafter, an example in which the method of the present invention is applied to a film forming method for selectively forming a tungsten film on a semiconductor wafer will be described with reference to the drawings.
第１図（ａ）に示すように、シリコン（Si）製の半導
体ウエハ１の表面には、例えばフォトリソグラフィー等
により、所望パターンのSiO2膜２が形成されている。こ
のようなSiO2膜２の間には、半導体ウエハ１を構成する
Siが露出した部位例えばコンタクトホール３が形成され
ている。このようなコンタクトホール３のSi露出部位に
は、例えば搬送中等に空気と接触することにより、自然
酸化膜４が形成されている。なお、このような自然酸化
膜４は、通常厚さ１〜1.5nm程度である。As shown in FIG. 1A, an SiO 2 film 2 having a desired pattern is formed on the surface of a semiconductor wafer 1 made of silicon (Si) by, for example, photolithography. A semiconductor wafer 1 is formed between such SiO 2 films 2.
A portion where Si is exposed, for example, a contact hole 3 is formed. A natural oxide film 4 is formed on the exposed Si portion of the contact hole 3 by, for example, contacting with air during transportation or the like. Incidentally, such a natural oxide film 4 is usually about 1 to 1.5 nm thick.
そして、この実施例では、第１図（ｂ）に示すよう
に、上記半導体ウエハ１を、まずエッチング処理用チャ
ンバ内に収容し、エッチングガス例えばNF3ガスと希釈
用ガス例えばN2ガスを用いたプラズマエッチング等によ
り自然酸化膜４を除去するプリエッチを行う。In this embodiment, as shown in FIG. 1B, the semiconductor wafer 1 is first housed in an etching chamber, and an etching gas such as NF 3 gas and a diluting gas such as N 2 gas are used. A pre-etch for removing the natural oxide film 4 by plasma etching or the like is performed.
この後、第１図（ｃ）に示すように、紫外線ランプ５
を設けた真空チャンバ内に半導体ウエハ１を配置し、減
圧雰囲気下で半導体ウエハ１に紫外線（波長例えば150
〜300nm）を例えば数十秒ないし数分程度照射する。Thereafter, as shown in FIG.
The semiconductor wafer 1 is placed in a vacuum chamber provided with a semiconductor wafer 1 and ultraviolet rays (wavelength of, for example, 150
300300 nm), for example, for several tens seconds to several minutes.
なお、このような紫外線の照射は、半導体ウエハ１の
SiO2膜表面に残留したガス（上記プリエッチ工程におい
て用いたガス）成分等を除去するためのものである。こ
のため、半導体ウエハ１に照射する紫外線の波長、照射
量、照射時間および真空チャンバ内の真空度等は、例え
ばプリエッチの条件（プリエッチに用いたガスの種類
等）等により、適宜選択する。It should be noted that such irradiation of the ultraviolet light is applied to the semiconductor wafer 1.
This is for removing components (gas used in the above pre-etching step) remaining on the surface of the SiO 2 film. For this reason, the wavelength, the amount of irradiation, the irradiation time, the degree of vacuum in the vacuum chamber, and the like of the ultraviolet light applied to the semiconductor wafer 1 are appropriately selected depending on, for example, pre-etching conditions (such as the type of gas used for pre-etching).
また、上記紫外線の照射は、例えばエッチング処理用
のチャンバ内で行っても、別の真空チャンバ内で行って
もよい。The irradiation of the ultraviolet rays may be performed, for example, in a chamber for an etching process or in another vacuum chamber.
しかる後、第１図（ｄ）に示すように、成膜処理（CV
D処理）用チャンバ内に半導体ウエハ１を配置し、この
半導体ウエハ１を所定温度に加熱、例えば赤外線ランプ
を照射して加熱するとともに、成膜処理用チャンバ内に
所定の膜成長ガス、例えばWF6およびSiH4と、キャリア
ガス例えばH2およびArを供給し、CVDにより選択的にタ
ングステン（Ｗ）膜６を形成する。すなわち、半導体ウ
エハ１上のコンタクトホール３内のみに選択的にタング
ステンを化学気相成長させてこの部位のみにタングステ
ン膜６を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 1D, the film forming process (CV
A semiconductor wafer 1 is placed in a chamber for processing (D), and the semiconductor wafer 1 is heated to a predetermined temperature, for example, by irradiating an infrared lamp, and a predetermined film growth gas, for example, WF is placed in the chamber for film formation. 6 and SiH 4 and a carrier gas such as H 2 and Ar are supplied, and a tungsten (W) film 6 is selectively formed by CVD. That is, tungsten is selectively chemically vapor-grown only in the contact hole 3 on the semiconductor wafer 1, and the tungsten film 6 is formed only in this portion.
すなわち、この実施例の成膜方法では、半導体ウエハ
１表面の成膜部位に形成された自然酸化膜４をプリエッ
チ工程で除去した後、この半導体ウエハ１に減圧雰囲気
下で紫外線を照射し、半導体ウエハ１のSiO2膜２表面に
残留したガス成分を除去し、この後、タングステンを化
学気相成長させて所望部位のみにタングステン膜６を形
成する。これらの工程は真空雰囲気中のみで実行するこ
とが望ましい。もちろん、ロードロック付きのマルチチ
ャンバで行ってもよい。That is, in the film forming method of this embodiment, after the natural oxide film 4 formed at the film forming portion on the surface of the semiconductor wafer 1 is removed by a pre-etching step, the semiconductor wafer 1 is irradiated with ultraviolet light under a reduced pressure atmosphere, A gas component remaining on the surface of the SiO 2 film 2 of the wafer 1 is removed, and thereafter, tungsten is subjected to chemical vapor deposition to form a tungsten film 6 only at a desired portion. These steps are desirably performed only in a vacuum atmosphere. Of course, it may be performed in a multi-chamber with a load lock.
したがって、SiO2膜２表面に残留したガス成分等を核
として、SiO2膜２表面にタングステンが化学気相成長す
ることを防止することができ、従来に較べて大幅に選択
性の向上を図ることができる。Therefore, it is possible to prevent tungsten from being chemically vapor-grown on the surface of the SiO 2 film 2 by using the gas components and the like remaining on the surface of the SiO 2 film 2 as nuclei, and to greatly improve the selectivity as compared with the related art. be able to.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の成膜方法によれば、不
所望部位に成膜されることを防止することができ、従来
に較べて選択性の向上を図ることができる。さらに、前
処理工程に使われたガスを紫外線を照射して取り除くこ
とで、良好な電気特性が得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the film forming method of the present invention, a film can be prevented from being formed on an undesired portion, and selectivity can be improved as compared with the related art. . Further, by irradiating the gas used in the pretreatment step with ultraviolet rays, good electric characteristics can be obtained.
第１図は本発明の一実施例の成膜方法を説明するための
図である。 １……半導体ウエハ、２……SiO2膜、３……コンタクト
ホール、４……自然酸化膜、５……紫外線ランプ、６…
…タングステン膜。FIG. 1 is a diagram for explaining a film forming method according to one embodiment of the present invention. 1 ...... semiconductor wafer, 2 ...... SiO 2 film, 3 ...... contact hole, 4 ...... natural oxide film, 5 ...... ultraviolet lamp, 6 ...
... Tungsten film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 土屋 知久 (56)参考文献 特開 平２−166729（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−272750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−41218（ＪＰ，Ａ) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page Examiner Tomohisa Tsuchiya (56) References JP-A-2-166729 (JP, A) JP-A-2-272750 (JP, A) JP-A 64-41218 (JP, A)
Claims (4)
成長させて成膜するに際し、 前記被処理基板の成膜部位に形成された自然酸化膜をプ
ラズマエッチングにより除去するプリエッチ工程と、 このプリエッチ工程の後、前記被処理基板に紫外線を照
射して前記プリエッチ工程で前記被処理基板に付着した
ガスを除去する紫外線照射工程と、 この紫外線照射工程の後、前記被処理基板に成膜する成
膜工程とを、 真空雰囲気中のみで順次行うことを特徴とする成膜方
法。1. A pre-etch for removing a natural oxide film formed on a film-forming portion of a substrate to be processed by plasma etching when a film is selectively vapor-grown on the film-forming portion of the substrate to be film-formed. After the pre-etching step, an ultraviolet irradiation step of irradiating the substrate to be processed with ultraviolet rays to remove gas attached to the substrate to be processed in the pre-etching step; And a film forming step of sequentially forming the film in a vacuum atmosphere.
ズマエッチングによりSiO2膜を除去することを特徴とす
る成膜方法。2. The film forming method according to claim 1, wherein the SiO 2 film is removed by plasma etching using NF 3 gas and N 2 gas in the pre-etching step.
法において、 前記紫外線照射工程で、減圧雰囲気下において波長150
〜300nmの紫外線を照射することを特徴とする成膜方
法。3. The film forming method according to claim 1, wherein in the ultraviolet irradiation step, a wavelength of 150
A film forming method characterized by irradiating ultraviolet rays of up to 300 nm.
法において、 前記成膜工程で、タングステン膜を成膜することを特徴
とする成膜方法。4. The film forming method according to claim 1, wherein a tungsten film is formed in said film forming step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062402A JP2772416B2 (en) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | Film formation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062402A JP2772416B2 (en) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | Film formation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03263319A JPH03263319A (en) | 1991-11-22 |
| JP2772416B2 true JP2772416B2 (en) | 1998-07-02 |
Family
ID=13199110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2062402A Expired - Lifetime JP2772416B2 (en) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | Film formation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2772416B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101515544B1 (en) * | 2008-04-18 | 2015-04-30 | 주식회사 원익아이피에스 | Method of forming chalcogenide thin film |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02166729A (en) * | 1988-12-21 | 1990-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Metal depositing method |
| JP2832991B2 (en) * | 1989-04-14 | 1998-12-09 | ソニー株式会社 | Multilayer wiring forming method and continuous processing apparatus |
-
1990
- 1990-03-13 JP JP2062402A patent/JP2772416B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101515544B1 (en) * | 2008-04-18 | 2015-04-30 | 주식회사 원익아이피에스 | Method of forming chalcogenide thin film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03263319A (en) | 1991-11-22 |
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